耐高温300C热塑型TPI聚酰亚胺薄膜FILM

 

关键词：FCCL 挠性覆铜板，FPC, 热塑型聚酰亚胺TPI

导语：挠性覆铜板是指在聚酯薄膜或聚酰亚胺薄膜等挠性绝缘材料的单面或双面，通过一定的工艺处理，与铜箔粘接在一起所形成的覆铜板。挠性覆铜板广泛用于航空航天设备、导航设备、飞机仪表、军事制导系统和手机、数码相机、数码摄像机、汽车卫星方向定位装置、液晶电视、笔记本电脑等电子产品中。由于电子技术的快速发展，使得挠性覆铜板的产量稳定增长，生产规模不断扩大，特别是高性能的以聚酰亚胺薄膜为基材的挠性覆铜板，其需求量和增长趋势更加突出。

 

FCCL挠性覆铜板

一

FCCL产品的特点

挠性覆铜板（Flexible Copper Clad Laminate，FCCL）（又称为：柔性覆铜板）是挠性印制电路板（Flexible Printed Circuit board，FPC）的加工基板材料，是由挠性绝缘基膜与金属箔组成的。由铜箔、薄膜、胶粘剂三个不同材料所复合而成的挠性覆铜板称为三层型挠性覆铜板（简称“3L-FCCL”）。

无胶粘剂的挠性覆铜板称为二层型挠性覆铜板（简称“2L-FCCL”）。挠性覆铜板（FCCL）与刚性覆铜板在产品特性上相比，具有薄、轻和可挠性的特点。用FCCL为基板材料的FPC被广泛用于手机、数码相机、数码摄像机、汽车卫星方向定位装置、液晶电视、笔记本电脑等电子产品中。FCCL除具有薄、轻和可挠性的优点外，用聚酰亚胺基膜的FCCL，还具有电性能、热性能、耐热性优良的特点。它的较低介电常数（Dk）性，使得电信号得到快速的传输。良好的热性能，可使得组件易于降温。较高的玻璃化温度（Tg）可使得组件在更高的温度下良好运行。由于FCCL大部分的产品，是以连续成卷状形态提供给用户，因此，采用FCCL生产印制电路板，利于实现FPC的自动化连续生产和在FPC上进行元器件的连续性的表面安装。

二

FCCL的组成及结构

挠性覆铜板的组成主要包括三大类材料：

绝缘基膜材料：挠性覆铜板用的绝缘基膜材料有聚酯（PET）薄膜、聚酰亚胺（PI）薄膜、聚酯酰亚胺薄膜、氟碳乙烯薄膜、亚酰胺纤维纸、聚丁烯对酞酸盐薄膜等。其中，目前使用得最广泛的是聚酯薄膜（PET薄膜）和聚酰亚胺薄膜（PI薄膜）。

 

金属导体箔：金属导体箔是挠性覆铜板用的导体材料，有铜箔（普通电解铜箔、高延展性电解铜箔、压延铜箔）、铝箔和铜－铍合金箔。绝大多数是采用铜箔，其中有电解铜箔（ED）和压延铜箔（RA）。

 

胶粘剂：胶粘剂是三层法挠性覆铜板的重要组成部分，它直接影响挠性覆铜板的产品性能和质量。用于挠性覆铜板胶粘剂的主要有聚酯类胶粘剂、丙烯酸类胶粘剂、环氧或改性环氧类胶粘剂、聚酰亚胺类胶粘剂、酚醛－缩丁醛类胶粘剂等。在三层法挠性覆铜板行业中胶粘剂主要分为丙烯酸类胶粘剂和环氧类胶粘剂两大流派。

 

根据产品类型的不同，二层法无胶型挠性覆铜板生产工艺可分为涂布法、层压法、溅镀法3种。3种方法各有特点，目前呈并列发展的状态，未凸现相互取代的趋势。全球二层法挠性覆铜板的市场占有率为涂布法60%，溅镀法18%，层压法22%。全球二层法挠性覆铜板生产工艺市占率分布（单位：%）

三

新能源汽车产业带来高端FCCL需求增加

作为新能源汽车的心脏，动力电池的重要性不言而喻。动力电池PACK环节总会遇到一个令人烦恼的问题：采集线束布线凌乱，挤占电池包空间，装配依赖人工，难以实现自动化大规模生产。在动力电池能量密度提升迫切及轻量化势在必行的情况下，替代传统线束的新产品FPC应运而生。目前，比亚迪、特斯拉中国、国轩高科、中航锂电等头部企业均已应用FPC，FPC方案已经成为绝大部分新能源汽车新车型的主要选择。整车FPC用量将超过100片，动力电池需求FPC数量与面积远超原有整车车载FPC，新能源汽车的大发展带动车载动力电池用FPC需求大幅增长。

FPC：英文全拼Flexible Printed Circuit ，其中文意思是柔性印制线路板，简称软板。FPC具有配线密度高、体积小、轻薄、装连一致性、可折叠弯曲、三维布线等PCB（硬板）无法比拟的优势。FCCL是FPC的关键基材，成本占比达到40%-50%。近年来中国内地的FPC大发展，给国内FCCL厂家提供了广阔的市场发展空间，产品技术在不断提升：一方面，FCCL主要依赖国外进口材料，由于国际贸易形势及等种种限制，使得FCCL在国内十分稀缺、成本上升。另一方面，安全性是新能源汽车的生命线，可靠性是动力电池的重中之重，进口FCCL材料依然不能满足新能源动力电池的长期高温使用需求，导致在高温条件下FPC的可靠性降低。

 

 

 

FPC柔性线路板

一

FPC简介

     柔性电路板（Flexible Printed Circuit 简称FPC）是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有高度可靠性，绝佳的可挠性印刷电路板。具有配线密度高、重量轻、厚度薄、弯折性好的特点。又称软性电路板、挠性电路板，其以质量轻、厚度薄、可自由弯曲折叠等优良特性而备受青睐…，但国内有关FPC的质量检测还主要依靠人工目测，成本高且效率低。而随着电子产业飞速发展，电路板设计越来越趋于高精度、高密度化，传统的人工检测方法已无法满足生产需求，FPC缺陷自动化检测成为产业发展必然趋势。 

 

    柔性电路(FPC)是上世纪70年代美国为发展航天火箭技术发展而来的技术，是以聚脂薄膜或聚酰亚胺为基材制成的一种具有高度可靠性，绝佳曲挠性的印刷电路，通过在可弯曲的轻薄塑料片上，嵌入电路设计，使在窄小和有限空间中堆嵌大量精密元件，从而形成可弯曲的挠性电路。此种电路可随意弯曲、折迭重量轻，体积小，散热性好，安装方便，冲破了传统的互连技术。在柔性电路的结构中，组成的材料是是绝缘薄膜、导体和粘接剂。

 

 

二

FPC组成
 

 

1、绝缘薄膜

绝缘薄膜形成了电路的基础层，粘接剂将铜箔粘接至了绝缘层上。在多层设计中，它再与内层粘接在一起。它们也被用作防护性覆盖，以使电路与灰尘和潮湿相隔绝，并且能够降低在挠曲期间的应力，铜箔形成了导电层。

在一些柔性电路中，采用了由铝材或者不锈钢所形成的刚性构件，它们能够提供尺寸的稳定性，为元器件和导线的安置提供了物理支撑，以及应力的释放。粘接剂将刚性构件和柔性电路粘接在了一起。另外还有一种材料有时也被应用于柔性电路之中，它就是粘接层片，它是在绝缘薄膜的两侧面上涂覆有粘接剂而形成。粘接层片提供了环境防护和电子绝缘功能，并且能够消除一层薄膜，以及具有粘接层数较少的多层的能力。

绝缘薄膜材料有许多种类，但是最为常用的是聚酰亚胺和聚酯材料。在美国所有柔性电路制造商中接近80%使用聚酰亚胺薄膜材料，另外约20%采用了聚酯薄膜材料。聚酰亚胺材料具有非易燃性，几何尺寸稳定，具有较高的抗扯强度，并且具有承受焊接温度的能力，聚酯，也称为聚乙烯双苯二甲酸盐（Polyethyleneterephthalate简称：PET），其物理性能类似于聚酰亚胺，具有较低的介电常数，吸收的潮湿很小，但是不耐高温。聚酯的熔化点为250℃，玻璃转化温度（Tg）为80℃，这限制了它们在要求进行大量端部焊接的应用场合的使用。在低温应用场合，它们呈现出刚性。尽管如此，它们还是适合于使用在诸如电话和其它无需暴露在恶劣环境中使用的产品上。聚酰亚胺绝缘薄膜通常与聚酰亚胺或者丙烯酸粘接剂相结合，聚酯绝缘材料一般是与聚酯粘接剂相结合。与具有相同特性的材料相结合的优点，在干焊接好了以后，或者经多次层压循环操作以后，能够具有尺寸的稳定性。在粘接剂中其它的重要特性是较低的介电常数、较高的绝缘阻值、高的玻璃转化温度和低的吸潮率。

2、导体

铜箔适合于使用在柔性电路之中，它可以采用电淀积（Electrodeposited简称：ED），或者镀制。采用电淀积的铜箔一侧表面具有光泽，而另一侧被加工的表面暗淡无光泽。它是具有柔顺性的材料，可以被制成许多种厚度和宽度，ED铜箔的无光泽一侧，常常经特别处理后改善其粘接能力。锻制铜箔除了具有柔韧性以外，还具有硬质平滑的特点，它适合于应用在要求动态挠曲的场合之中。

3、粘接剂

粘接剂除了用于将绝缘薄膜粘接至导电材料上以外，它也可用作覆盖层，作为防护性涂覆，以及覆盖性涂覆。两者之间的主要差异在于所使用的应用方式，覆盖层粘接覆盖绝缘薄膜是为了形成叠层构造的电路。粘接剂的覆盖涂覆所采用的筛网印刷技术。不是所有的叠层结构均包含粘接剂，没有粘接剂的叠层形成了更薄的电路和更大的柔顺性。它与采用粘接剂为基础的叠层构造相比较，具有更佳的导热率。由于无粘接剂柔性电路的薄型结构特点，以及由于消除了粘接剂的热阻，从而提高了导热率，它可以使用在基于粘接剂叠层结构的柔性电路无法使用的工作环境之中。

 

三

FPC分类
 

有基材：有基材双面胶是以棉纸、PET、PVC膜、无纺布、泡棉、亚克力泡棉、薄膜~ ~等等为基材，双面均匀涂布弹性体型压敏胶或树脂型压敏胶、丙烯酸类压敏胶等，在上述基材上制成的卷状或片状的胶粘带，是由基材、胶粘剂、隔离纸（膜）部分组成。

 

无基材：无基材双面胶是在离型纸（膜）材料上涂有（弹性体型压敏胶或树脂型压敏胶、丙烯酸类压敏胶等）胶粘剂，制成的卷状或片状胶粘带，是由胶粘剂、隔离纸（膜）部分组成。

胶粘剂：分为溶剂型胶粘带(油性双面胶)、乳液型胶粘带（水性双面胶）、热熔型胶粘带、压延型胶粘带、反应型胶粘带。一般广泛用于皮革、铭板、文具、电子、汽车边饰固定、鞋业、制纸、手工艺品粘贴定位等用途。热熔双面胶主要用在贴纸、文具、办公等方面。油性双面胶主要用在皮具、珍珠棉、海棉、鞋制品等高粘方面。绣花双面胶主要用在电脑绣花方面。

四

FPC的优缺点

柔性印刷电路板是用柔性的绝缘基材制成的印刷电路，具有PCB电路板不具备的优点：

（1）可以自由弯曲、卷绕、折叠，可依照空间布局要求任意安排，并在三维空间任意移动和伸缩，从而达到元器件装配和导线连接的一体化；

（2）利用FPC可大大缩小电子产品的体积和重量，适用电子产品向高密度、小型化、高可靠方向发展的需要。因此，FPC在航天、军事、移动通讯、手提电脑、计算机外设、PDA、数字相机等领域或产品上得到了广泛的应用；

（3）FPC还具有良好的散热性和可焊性以及易于装连、综合成本较低等优点，软硬结合的设计也在一定程度上弥补了柔性基材在元件承载能力上的略微不足。

 

柔性电路板（FPC）的缺点：

（1）一次性初始成本高：由于柔性PCB是为特殊应用而设计、制造的，所以开始的电路设计、布线和照相底版所需的费用较高。除非有特殊需要应用软性PCB外，通常少量应用时，最好不采用；

（2）软性PCB的更改和修补比较困难：柔性PCB一旦制成后，要更改必须从底图或编制的光绘程序开始，因此不易更改。其表面覆盖一层保护膜，修补前要去除，修补后又要复原，这是比较困难的工作；

（3）尺寸受限制：软性PCB在尚不普的情况下，通常用间歇法工艺制造，因此受到生产设备尺寸的限制，不能做得很长，很宽；

（4）操作不当易损坏：装连人员操作不当易引起软性电路的损坏，其锡焊和返工需要经过训练的人员操作。

 

热塑型聚酰亚胺TPI薄膜 (THERMOPLASTIC POLIMIDE FILM)